一種檢測靜態原油含水率的電容傳感器的製作方法

2023-07-23 01:06:51 1

專利名稱：一種檢測靜態原油含水率的電容傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種油田靜態原油含水率檢測儀器上使用的一種電容傳感器，尤其是一種檢測靜態原油含水的電容傳感器。
背景技術：
對於油田原油生產管理來說，原油含水率是一項重要的基礎參數，對其進行準確的測量與控制直接關係到產量輸差與經營決策，關係到油田效益的分級核算同時也關係到對新作業井產量恢復動態情況的及時掌握。目前對於原油含水化驗的方法大體分為手工化驗分析發與電特性分析法，目前在國內手工化驗分析法多以蒸餾法為主，可是蒸餾法存在操作繁瑣費時不易控制，化驗數據的可靠性和準確性在很大程度上取決於操作者的責任心與技術水平，在油田交接點多、面廣人員素質參差不齊的條件下含水率測試的實際誤差難以保證，化驗一個原油樣品至少需要45-60分鐘時間，同時這種方法還要消耗大量的溶劑油，溶劑油的消不僅會增加生產成本其揮發後還會威脅操作手的身體健康，對於大量的新作業投產井，油田為了及時準確把握其產量回復情況需要對這些井進行加密含水測試，蒸餾法效率低不能及時反饋原油含水信息，又會增加化驗工的勞動強度。所以油田迫切需要可以準確快速可靠且不需要溶劑油的含水測試方法，而目前電容法就是電特性分析法的一種，而該方法的核心問題又是精確度高、穩定性好、適應含水範圍寬的電容傳感器，目前電容傳感器分與介質接觸和非接觸兩種，接觸式的電容傳感器的極板直接插入到介質裡檢測介質介電常數的變化，這種方式存在適應性差的問題，當含水低於30%時水是分散相導電的影響可以忽略，含水率大於30%時水的連通情況與水的分布有關，導電的影響不確定，時大時小，使電容傳感器不能正常工作，當含水率大於40%時水的連通概率大大增強，油水混合狀態的電阻明顯下降直至兩極板導通，使極板間的電位差不能在被測原油內建立起極化電場使傳感器喪失工作能力，對於極板與介質非接觸式的電容傳感器，其結構目前針對於原油動態在線測量的較多，而針對靜態原油含水測量的電容傳感器較少，由於與介質之間絕緣會使其電容量變化的信號強度降低，同時介質直接接觸電容傳感器的內絕緣層會使傳感器的維護變得既麻煩又困難，每檢測一個樣品都得進行清洗烘乾，這樣降低了檢測效率， 如果密封做的不好還會因滲漏導致傳感器或與之配套的其它電路及模塊損壞，同時將樣品由集樣桶轉入傳感器後，樣品失去了代表性，使測試結果失去意義。

發明內容
本發明的主要目的在於提高電容傳感器的檢測效率和準確度。本發明的另一個目的在於提高電容傳感器靈敏度、穩定性和適應性。利用油與水的介電常數差別較大的特性針對靜態原油而設計了一種檢測在不同體積含水的情況下電容器電容量的傳感器，目前針對靜態原油含水檢測的電容傳感器較少，對於電容器極板與介質直接接觸的電容傳感器在低含水測試時數據還穩定可靠，但對於中高含水就無法正常工作。對於電容器極板與介質非接觸的電容傳感器介質與電容器極板的絕緣塗層或與極板所附著的內絕緣筒的內表面接觸，這樣每檢測一個油樣就得對其進行清洗和烘乾，同時在實際檢測時需要將現場取樣桶內的原油樣品轉倒入這個其外表面附著有電容極板且下端封閉的內絕緣筒內，這樣不但使原油含水測試的效率降低同時由於樣品的轉移導致該樣品失去代表性，其測試結果也不能真正反映原油的實際含水，同時由於在電容器極板間加入了內絕緣筒導致了其介質進入內絕緣筒內後傳感器電容量變化的信號減弱，同時介質所含組分在內絕緣筒內的分布的不均勻性也使得信號不穩定重複性差， 這些都會影響電容傳感器在靜態原油含水測試中的應用。為有效解決靜態原油含水測試中存在的上述技術問題本發明提供了一種新型電容傳感器，即一種含非金屬樣桶的電容傳感器，該傳感器的組成是殼體1、內絕緣筒2、在殼體1與內絕緣筒2之間設有一對面對面對稱布置的金屬極板3、分別由每一片極板弓I出的導線4穿過殼體1，所述極板與極板側面之間也不接觸，其特徵在於在內絕緣筒2內設有一個非金屬樣桶5，非金屬樣桶5與內絕緣筒2為間隙配合。對於提高電容傳感器的檢測效率與準確性的技術問題該發明是這樣實現的在內絕緣筒2內設有一個與內絕緣筒2內側間隙配合的非金屬樣桶5，該非金屬樣桶5可用作專門從單井或管線採樣的樣桶，這樣就避免出現原油樣品由取樣到測試時出現轉換樣桶而導致的樣品失去代表性的問題，為便於將非金屬樣桶5從傳感器中取出，非金屬樣桶5的長度大於內絕緣筒2的長度，且將非金屬樣桶5由內絕緣筒2上端插入後，非金屬樣桶5的內底面處於金屬極板3下端面以上位置，非金屬樣桶5內設有定容積刻度線6， 定容積刻度線6處於金屬極板3上端面以下位置且非金屬介質樣桶5上端面高於殼體1與內絕緣筒2的上端面，這樣使整個樣品介質液柱處於金屬極板3形成的電場內，由於非金屬樣桶5是可以更換的，只要保證所提供的非金屬樣桶5是同一規格的，就不會影響傳感器的正常工作。對於提高電容傳感器靈敏度、穩定性和適應性的技術問題該發明是這樣實現的 在電容傳感器設計時為避免因樣品中含水的升高和不同礦化度對電容量變化的影響與幹擾，使整個電容傳感器不僅在低含水區間能正常工作而且在0-100%含水區間均能正常工作，也避免因含水中不同礦化度對測試結果產生影響，採用了極板與介質的絕緣設計，而這種設計導致的電容信號強度減弱，為此在殼體1與內絕緣筒2之間圍繞著內絕緣筒2設有不少於兩對面對面對稱布置的金屬極板3，每對極板互相不接觸且交叉布置，由每一片極板引出的導線4相同極性採用並聯方式連接。這樣由多對金屬極板3形成的組合在配套的測試儀其它電路模塊配合下可以增強介質含水變化時引發的電容傳感器電容量信號變化的靈敏度，同時因為這些極板組是圍繞在介質周圍，對於介質的不均勻分布將不會影響電容傳感器的正常工作能夠發生因含水變化而導致電容量變化的穩定信號。在電容傳感器的設計製造中為了便於製造將所述內絕緣筒2設計成圓筒形，非金屬樣桶5也設計為圓筒形，將所述金屬極板3也設計為圓弧柱面形並緊密附著於內絕緣筒2外側面，圓弧柱面形金屬極板3所在的圓柱面與圓形內絕緣筒2同軸，非金屬樣桶5的外徑大於內絕緣筒2的內徑為間隙配合。作為與含水分析儀配套的電容傳感器採用以上設計後能適應0-100%含水測試區間，能避免含水的不同礦化度對測試結果的影響，能最大限度減少對樣品人為幹預提高測試的準確度與可信度，能實現對不同原油樣品的快速檢測還能在測試過程中徹底杜絕使用溶劑油在降低生產成本的同時還提高化驗工工作環境健康保障條件。
四

附圖1是本發明的現有技術結構整體剖示圖；附圖2是本發明的現有技術結構A-A向剖示圖；；附圖3是本發明的整體結構剖示圖；附圖4是本發明的B-B向設有一對極板第二個具體實施例結構剖示圖；附圖5是本發明的設有一對極板的分層局部剖示圖；附圖6是本發明的設有多對極板的C-C向剖示圖；附圖7是本發明的設有多對極板含導線並聯方式的C-C向剖示圖；附圖8是本發明電容傳感器第三個具體實施例結構剖示圖；附圖9是本發明電容傳感器第一個具體實施例的整體剖示圖；附圖10是本發明電容傳感器第四個具體實施例的整體剖示圖；附圖11是本發明電容傳感器第二個具體實施例的整體剖示圖；附圖12是本發明電容傳感器第一個具體實施例的D-D向剖示圖；其中1殼體 2內絕緣筒 3金屬極板4導線 5非金屬樣桶 6刻度線五、具體實施例由於這種檢測靜態原油含水率的電容傳感器是一種含可分離非金屬樣桶的電容傳感器，以下結合附圖對於這種檢測靜態原油含水率的電容傳感器的具體實施例作出說明。本發明針對一種檢測靜態原油含水率的電容傳感器的第一個實施例，附圖9、附圖 12它表示了該實施例中帶兩片金屬極板的具體結構，它還表示了該實施例中採用直筒結構的方形非金屬樣桶5靠樣桶底部與傳感器底部限位時的具體結構，該傳感器的組成是底部封底的方形的殼體1、方形的內絕緣筒2、在殼體1與內絕緣筒2之間設有一對面對面對稱布置的金屬極板3、分別由每一片極板引出的導線4穿過殼體1，在方形的內絕緣筒2內設有一個與內絕緣筒2內側間隙配合的直筒結構的方形非金屬樣桶5，非金屬樣桶5插入內絕緣筒2後非金屬樣桶5的底部下平面落座於殼體1內的下底面，此時非金屬樣桶5的內底面高於金屬極板3的下平面，非金屬樣桶5內側標有定容積刻度線6，刻度線6位置低於金屬極板3的上平面。本發明針對一種檢測靜態原油含水率的電容傳感器的第二個實施例，附圖4、附圖 11它表示了該實施例中帶兩片金屬極板的具體結構。該傳感器的組成是有封底的圓形殼體 1、圓形的內絕緣筒2、在殼體1與內絕緣筒2之間設有一對面對面對稱布置的金屬極板3、 分別由每一片極板引出的導線4穿過殼體1，所述金屬極板3呈半圓弧柱面，在內絕緣筒2 內設有一個與內絕緣筒2內側間隙配合的直筒結構的圓形非金屬樣桶5，非金屬樣桶5插入內絕緣筒2後非金屬樣桶5的底部下平面落座於殼體1內的下底面，此時非金屬樣桶5的內底面高於金屬極板3的下平面，非金屬樣桶5內側標有定容積刻度線6，刻度線6位置低於金屬極板3的上平面。
5
本發明針對一種檢測靜態原油含水率的電容傳感器的第三個實施例，附圖6、附圖 7、附圖8它表示了該實施例中帶四對金屬極板的具體結構，附圖它表示了該實施例中採用上端為凸緣結構的圓形非金屬樣桶5插入傳感器中的具體結構，該傳感器的組成是圓形的殼體1、圓形的內絕緣筒2、在殼體1與內絕緣筒2之間圍繞內絕緣筒2外壁緊密附著有四對面對面對稱布置的金屬極板3、每對極板互相不接觸且交叉布置，由每一片極板引出的導線4，相同極性採用並聯方式連接，這些導線分別為Cal、Ca2Ca3、Ca4、連接後引出Ca，CbU Cb2Cb3、Cb4、連接後引出Cb，所述金屬極板3呈半圓弧柱面，在內絕緣筒2內設有一個與內絕緣筒2內側間隙配合的上端為凸緣結構的圓形非金屬樣桶5，非金屬樣桶5插入內絕緣筒2後非金屬樣桶5上端凸緣的下平面落座於殼體1與內絕緣筒2的上平面，此時非金屬樣桶5的內底面高於金屬極板3的下平面，非金屬樣桶5內側標有定容積刻度線6，刻度線 6位置低於金屬極板3的上平面。本發明針對一種檢測靜態原油含水率的電容傳感器的第四個實施例，附圖6、附圖 7、附圖10它表示了該實施例中帶四對金屬極板的具體結構，附圖它表示了該實施例中採用直筒結構的圓形非金屬樣桶5靠樣桶底部與傳感器底部限位時的具體結構，該傳感器的組成是底部封底圓形的殼體1、圓形的內絕緣筒2、在殼體1與內絕緣筒2之間圍繞內絕緣筒2外壁緊密附著有四對面對面對稱布置的金屬極板3、每對極板互相不接觸且交叉布置， 由每一片極板引出的導線4，相同極性採用並聯方式連接，這些導線分別為Cal、Ca2Ca3、 Ca4、連接後引出Ca，Cb 1、Cb2Cb3、Cb4、連接後引出Cb，所述金屬極板3呈半圓弧柱面，在內絕緣筒2內設有一個與內絕緣筒2內側間隙配合的直筒結構的圓形非金屬樣桶5，非金屬樣桶5插入內絕緣筒2後非金屬樣桶5的底部下平面落座於殼體1內的下底面，此時非金屬樣桶5的內底面高於金屬極板3的下平面，非金屬樣桶5內側標有定容積刻度線6，刻度線 6位置低於金屬極板3的上平面。
權利要求
1.一種檢測靜態原油含水率的電容傳感器，由殼體(1)、內絕緣筒(2)、在殼體(1)內絕緣筒(2)外側設有一對面對面對稱布置的金屬極板(3)、分別由每一片極板引出的導線(4) 穿過殼體(1)，所述極板與極板間不接觸，其特徵在於在內絕緣筒(2)內設有一個非金屬樣桶(5)，非金屬樣桶(5)與內絕緣筒(2)為間隙配合。
2.根據權利要求1所述的一種檢測靜態原油含水率的電容傳感器，其特徵在於非金屬介質樣桶(5)由內絕緣筒(2)上端插入後非金屬樣桶(5)的內底面處於金屬極板(3)下端面以上位置，非金屬樣桶(5)內設有定容積刻度線(6)，定容積刻度線(6)處於金屬極板 (3)上端面以下位置，且非金屬介質樣桶(5)上端面高於殼體(1)與內絕緣筒(2)的上端
3.根據權利要求1所述的一種檢測靜態原油含水率的電容傳感器，其特徵在於在殼體(1)內圍繞著內絕緣筒(2)外側面設置有不少於兩對面對面對稱布置的金屬極板(3)， 每對極板互相不接觸且交叉布置，由每一片極板引出的導線(4)相同極性採用並聯方式連接。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種檢測靜態原油含水率的電容傳感器，其特徵在於所述內絕緣筒(2)為圓筒形，非金屬樣桶(5)也為圓筒形，所述金屬極板(3)為圓弧柱面形並緊密附著於內絕緣筒(2)外側面，圓弧柱面形金屬極板(3)所在的圓柱面與圓形內絕緣筒⑵同軸。
全文摘要
本發明涉及一種檢測靜態原油含水率的儀器配套的電容傳感器，是一種利用油與水的介電常數差別較大的特性而設計的一種檢測在不同體積含水的情況下電容器電容量變化的傳感器，由外殼、內絕緣筒、多對極板組、導線以及與內絕緣筒間隙配合的非金屬樣桶組成，這種非金屬樣桶與傳感器本體可分離的設計使得用該樣桶直接取樣成為可能，直接取樣可以減少對樣品的人為幹預提高檢測的準確與可信度，極板與介質被非金屬樣桶與傳感器內絕緣筒隔開，但就使得介質中水的礦化度對對其介電常數的影響將至最小，但也降低了信號的強度，為此該傳感器採用了多對極板組疊加的配置方式提高傳感器的靈敏度與準確性。
文檔編號G01N27/22GK102288651SQ20111020151
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月19日 優先權日2011年7月19日
發明者張兵 申請人:張兵